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» 2015年12月16日 13時00分 UPDATE

蓄電・発電技術:容量2倍のリチウム電池、重さは変わらず (1/2)

炭素以外の優れた材料を電極に取り込む。これがリチウムイオン蓄電池の容量を増やす秘訣だ。日立マクセルのULSiON技術は、炭素とシリコンを利用して蓄電池のエネルギー密度を約2倍に高めるというもの。蓄電池の利用時間が2倍に延び、ユーザーの利便性が高まる。

[畑陽一郎,スマートジャパン]

 日立マクセルは2015年12月10日、リチウムイオン蓄電池の容量を増やす技術「ULSiON(アルシオン)」を開発したと発表した。従来品と比較して、エネルギー密度を約2倍に高められるという。蓄電池の利用時間を2倍に延ばす効果がある。

 まずは、ウェアラブル機器用の小型高容量電池を目指すとした。幅13mm以下の電池に、ULSiONを用いることで容量が2倍になる。電池は完成しており、ウェアラブル機器の展示会である「第2回ウェアラブルEXPO」(2016年1月13〜15日、東京ビッグサイト)に出展する予定だ。2016年春には、電池のサンプル出荷を開始する。

 ULSiONは、ウェアラブル機器向けに特化した技術ではない。「サンプル出荷先の顧客がウェアラブル機器を狙っているため、まずは小型電池とした。ULSiONは、大型の電池にもそのまま適用できる技術だ」(日立マクセル)。

シリコン負極で実現

 リチウムイオン蓄電池の蓄電容量を決める大きな要因は、電極の性能だ。多くの製品では、正極にリチウムを含む金属酸化物の結晶を用い、負極には黒鉛などの炭素系材料を採用している。電極の重量や体積当たりに蓄えられるリチウムイオンの量を増やすことができれば、蓄電池の重さや体積を増やすことなく、蓄電容量を高めることが可能だ。

 ULSiONでは、負極に手を加えた。ケイ素(シリコン、Si)の採用である。炭素(C)と比較すると、シリコンはリチウムイオンを取り込む能力が高い。この性質を利用した。

 図1は新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が2013年に公開した「NEDO二次電池技術開発ロードマップ2013」だ。電極のうち、負極材料の可能性を示した図である。図の右側に位置するほど性能(容量密度)が高い。

 図の左下にあるのが現在の炭素系材料(水色と灰色)。これに比べると、シリコン系負極(黄色)などの性能はかなり高いことが分かる。理論値では、容量が1桁向上するほどだ。

yh20151216ULSiON_NEDO_590px.png 図1 リチウムイオン蓄電池の負極材料の技術開発マップ 出典:NEDO(クリックで拡大)
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